Einzelmodell

Einzelmodell bezeichnet in der Modellierung einen einzelnen mathematischen oder rechnerischen Repräsentanten eines Systems oder Prozesses. Es unterscheidet sich von Mehr-Modell-Ansätzen, bei denen Vorhersagen oder Analysen durch die Kombination mehrerer Modelle erfolgen (Ensemble, Model Averaging, konkurrierende Modelle). Ein Einzelmodell soll das System durch eine konkrete Struktur möglichst transparent abbilden.

Es gibt unterschiedliche Typen von Einzelmodellen: mechanistische Modelle, die auf physikalischen oder theoretischen Grundlagen basieren; datengetriebene Modelle, die direkt aus Beobachtungsdaten lernen; und hybride Modelle, die theoretische Strukturen mit Datenanpassung verbinden.

Der Modellierungsprozess umfasst typischerweise die Spezifikation von Zuständen, Beziehungen und Parametern, die Kalibrierung anhand historischer Daten sowie die Validierung mit unabhängigen Daten. Die Bewertung erfolgt mit geeigneten Gütemaßen (z. B. Fehlerkennzahlen, Likelihood- oder Informationskriterien) und Empfindlichkeitsanalysen, um die Bedeutung von Parametern zu verstehen.

Zu den Vorteilen von Einzelmodellen gehören Transparenz, Nachvollziehbarkeit, in der Regel geringerer Rechenaufwand und einfache Validierung. Einschränkungen liegen in der Anfälligkeit für Strukturfehler, eingeschränkter Robustheit gegenüber Variationen im System und der Unfähigkeit, mehrere mögliche Mechanismen gleichzeitig abzubilden.

Anwendungsfelder finden sich in Natur- und Ingenieurwissenschaften, Wirtschaft, Umwelt- und Ressourcenmodellierung sowie in der Industrieplanung. In gut verstandenen Systemen oder bei begrenzter Datenlage kann ein Einzelmodell ausreichend sein; in komplexen oder unsicheren Situationen kommen oft multi-modell-orientierte Ansätze bevorzugt vor.